Đề tài sản xuất protein isolate từ đậu nành

Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
1
: Plantae
:Magnoliophyta :
Magnoliopsida :
Fabales :
Fabaceae :
Faboideae :
Glycine : max
: Glycine max
I. GIỚI THIỆU NGUYỆN LIỆU
• • •
1.1Tổng quan về cây đậu nành
Đậu nành, hay còn gọi là đậu tương (tên khoa học: Glycine soja Siebold et Zucc hoặc
Glỵcine max (L.) Merrill, hay Soya hispida Maxim), có nguồn gốc từ phương Đông, được thuần
hóa đầu tiên ở Trung Quốc vào khoảng năm 644 trước CN.
Giới Ngành Lớp Bộ Họ
Phân họ Giống Loài
Tên thứ hai Điều kiện để cây đậu nành phát triển tốt:
o pH đất trồng: 6,0 - 6,5 o Nhiệt độ: 25 - 30°c
o Lượng mưa: 500 -700mm o Thời kì trồng : cuối
mùa đông, đầu mùa hè Tính chất vật lý của hạt đậu
nành:
o Hình dạng: từ tròn tới thon dài và dẹt o Màu
sắc: vàng, xanh, nâu hoặc đen o Kích thướt: 18-20g/100
hạt Cấu trúc hạt đậu nành:
Hạt đậu nành gồm hai phần: vỏ hạt và phôi, vỏ bao bọc bên ngoài để bảo vệ phôi bên
trong, vỏ hạt dày hay mỏng tùy theo giống, vỏ chỉ chiếm khoảng 8 % khối lượng hạt, phần phôi
bên trong chứa hai tử diệp, chứa đạm và dầu nên chiếm 90 % trọng hrợng hạt. {Đỗ Huy Bích và
cộng sự, 2004 )________________________
Hình 1.1: Cây đậu nành

Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
2
1.1.1 Lịch sử phát triển đậu nành
Năm 2838 trước công nguyên, hoàng đế Trung Quốc Sheng Nung viết Materia Medica.
Trong tài liệu này, cây đậu nành được ghi chú là có giá trị vì khả năng làm thuốc. Đậu nành được
trồng đầu tiên ở Bắc Trung Quốc, từ đây đã truyền sang Nhật, Hàn Quốc và Nam Á. Đậu nành đã
được biết đến như là một thứ thuốc ở các tài liệu từ Trung Quốc, Ai Cập và Mesopotamia ở những
năm 1500 trước công nguyên hay sớm hơn Ở thời ấy, những họp chất đã lên mốc, lên men từ đậu
nành đã được sử dụng như là những chất kháng sinh để trị vết thương và giảm sưng.
Năm 1712, đậu nành được giới thiệu vào Châu Âu bởi Englebert Kaempfer, nhà thực vật
học người Đức đã được học ở Nhật. Một nhà thực vật học người Thụy Điển Carl von Linne đã
hoàn tất nghiên cứu đậu nành và đặt tên cho nó là Glycine max bởi những nốt sần ở rễ. Không may
là đất và khí hậu không thích họp ở Châu Âu đã làm cho sự thử nghiệm sản xuất đậu nành bị
ngưng.
Cây đậu nành đến Mỹ những năm 1800. Thời đó đậu nành được sử dụng như một ballast
(vật nặng để giữ cho tàu thuyền thăng bằng khi không có hàng) cho những thuyền có hành trình xa
từ Trung Quốc và được dỡ hàng nhường chỗ cho hàng hóa trong chuyến đi kế tiếp. Vì tò mò, một
vài nông dân đã trồng hạt đậu nành. Cây đậu nành đầu tiên trồng ở Mỹ là cây đậu đã lớn lên ở
Pennsylvania.
Năm 1829, những nông dân Mỹ đã trồng đậu nành theo vụ và đến năm 1898 Bộ Nông
Nghiệp Mỹ đã đem về một số giống khác từ Châu Á.
Năm 1904, George Washington Carver đã khám phá ra rằng đậu nành giàu protein và dầu.
Người tiên phong về đậu nành William. J .Morse đã tái qua hai năm ở Trung Quốc và đã thu được
10 000 giống đậu nành khác phục vụ cho mục đích nghiên cứu ở Mỹ.
Năm 1920, tiến sĩ John Harvey Kellogg đã đề ra sự thay thế đậu nành vào bừa ăn và sừa
đậu nành cho người tiêu dùng. Tuy nhiên nông dân Mỹ đã không nắm bắt thời cơ cho tới khi
những cánh đồng đậu nành ở Trung Quốc bị tàn phá trong thế chiến thứ H và cuộc nội chiến ở
Trung Quốc năm 1940.
Ngày nay đậu nành đã trở nên phổ biến và được trồng ở rất nhiều nước trên thế
giới

Cây đậu nành có 4 loại lá : hai lá mầm, hai lá đơn, lá có ba lá chét và lá gốc. Nốt sần là
phần vỏ rễ phình ra và trong đó có vi khuẩn Rhizobium japonicum sinh song. Vi khuẩn này hình
gậy, sống trong đất, có khả năng đi vào rễ và cố định đạm từ khí trời. Một cây đậu có khoảng vài
trăm nốt sần phân bố trên các rễ ở độ sâu lm. Vi khuẩn thường xuyên xâm nhập vào rễ, ở phần
giữa đỉnh rễ và lông hút nhỏ nhất, tạo thành một chuỗi nhiễm là một ống có lỗ hở. Mỗi vi khuẩn
được bao bọc một màng tạo thành túi, nếu vi khuẩn đi vào chất nguyên sinh của tế bào rễ mà
không được bọc một màng thì nó sẽ tạo thành nốt sần không có tác dụng. Ở trong túi, vi khuẩn
nhân nhanh cho tới khi một vài vi khuẩn hoặc dạng vi khuẩn được hình thành. Nốt sần có tập tính
sinh trưởng hữu hạn và bám vào rễ, phần giữa nốt sần là tế bào nhu mô đầy túi Bacteroids. Túi
Bacteroids chiếm 80% thể tích tế bào, còn lại 20% là nguyên sinh chất và các thành phần khác.
Phần giữa của Bacteroids là những tế bào không bị nhiễm vi khuẩn và phân chia mạnh tạo thành
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
3
ống dẫn (nơi trao đổi giữa tế bào chủ và Bacteroids cố định đạm Nốt sần có thể tăng trưởng đến 60
ngày thì bắt đầu giảm tuổi thọ từ giữa và tiến dần ra ngoài, cuối cùng bị thối Đạm được cố định ở
Bacteroids. Enzyme nitrogenase nằm ở Bacteroids chứa từ 2-5% tổng số đạm của nốt sần, nó có 2
ngăn : ngăn 1 chứa Mo-Fe-protein gọi là dinitrogenase và ngăn 2 là Fe-protein gọi là dinitrogenase
reductase. Trong quá trình cố định đạm sinh ra H2 . Leghaemoglobin có ở trong nguyên sinh bao
quanh Bacteroids và ở vỏ của Bacteroids, có vai trò đưa oxy vào mô nốt sần Sản phẩm đầu tiên
của cố định đạm là NH3 do vi khuẩn Brady Rhizobium japonicum tiết ra hầu hết. NH3 sau đó
chuyển hóa vào glutamin và glutamate ở cylosol tế bào chủ, các nhà khoa học cũng cho rằng NH
3
oxi hóa thành NO3' ở trong Bacteroids.
Đậu nành thuộc nhóm vận chuyển ureide, alia to in và allansoic acid là dạng đạm chính
được chuyển hóa từ nốt sần vào cây. Ureide thủy phân thành urê và glyoxylate dưới sự xúc tác của
allantoinase và allantoicase cho thấy trong quá trình chuyển hóa của allantoase dưới xúc tác của
allantoicase. Allantoicase được hình thành được hình thành dưới xúc tác của ureidoglycolase, nó
chuyển thành glyoxylate và hai phân tử urê tiếp theo lại được chuyển hóa do men urease thành
amin acid. Urease có mặt trong các bộ phận của cây. Hoạt tính urease bị ức chế do thiếu nitơ
nhưng Ni kích thích hoạt tính của urease, khi thiếu Ni dù đậu trồng ở điều kiện có nitơ, NO3" hay

NH4 thì hiện tượng bị độc do urê có thể xảy ra, do đó urê là sản phẩm của quá trình chuyển hóa
nitơ trong điều kiện cố định hay không cố định đạm.
Cây đậu nành cho nhiều hoa nhưng tỷ lệ hoa không thành quả chiếm 20-80%. Đậu nành
có hoa dạng cánh bướm đặc trưng, ống đài năm cánh không bằng nhau. Tràng hoa gồm cánh hoa
cờ phía sau, hai cánh bên và hai cánh thìa phía trước tiếp xúc nhau nhưng không dính vào nhau.
Bộ nhị gồm 10 nhị chia làm hai nhóm, nhóm 1 gồm 9 nhị và cuống dính với nhau thành một khối,
nhóm 2 chỉ có một nhụy hoa, nhụy hoa có một là noãn. Vòi nhụy cong về phía nhị.
Hạt đậu nành cũng như hạt của nhiều loại họ đậu khác là không có nội nhũ mà chỉ có một
lóp vỏ bao quanh một phôi lớn. Hình dạng hạt có hình cầu, dẹt, dài và oval. Ở hạt trưởng thành,
đầu của rốn là lỗ noãn, lỗ này được bao phủ bởi một lớp màng, ở đầu kia của rốn là rãnh nhỏ.
Vỏ đậu nành có 3 lóp : biểu bì, hạ bì và lớp nhu mô bên trong. Do vỏ của lóp tế bào mô
đậu có lóp cutin che phủ nên sự trao đổi khí không xảy ra, sự trao đổi khí giữa phôi và mội trường
qua rốn hạt. Những mảnh của nội nhũ bị ép chặt vào vỏ hạt. Lớp ngoài nội nhũ gọi là lớp aleuron
gồm những tế bào hình lập phương nhỏ chứa đầy đạm.
Hạt đậu nành có nhiều màu sắc khác nhau : vàng, xanh, nâu, đen, có thể một màu, hai màu hay
nhiều màu. Một cây có thể có tới 400 quả đậu nành. Một quả chứa từ
1-5 hạt (các giống thường từ 2-3 hạt), quả hơi cong có chiều dài từ 2-7 cm Màu sắc của quả phụ
thuộc vào sắc tố caroten, xanthophyll, antocyanin.
1.1.2 Đậu nành ở Việt Nam
Trước Cách mạng tháng 8/1945, diện tích đậu nành còn nhỏ. Sau khi đất nước thống nhất
thì diện tích đậu nành đã táng. Cả nước có 6 vùng sản xuất đậu nành : vùng Đông Nam Bộ có
diện tích lớn nhất (26,2% diện tích đậu nành cả nước)
o Miền núi Bắc Bộ (24,7%) o Đồng bằng
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
4
sông Hồng (17,5%) o Đồng bằng sông Cửu
Long (12,4%) o Đồng bằng ven biền miền
Trung o Tây Nguyên.
Trong 10 năm trở lại đây, có hàng loạt giống đậu nành được nhập từ nước ngoài, thích
nghi tốt trong điều kiện Việt Nam. Một số được chon từ các tổ họp lai hữu tính và sử dụng đột

biến. Có thể phân chia thành các nhóm giống chính như sau
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Man
5
1.2 Thành phần hóa học hạt đậu nành
1.2.1 Thành phần hóa học
o 8% nước o 5%
chất vô cơ o 15-
25% glucose o 15-
20% chất béo
o 35-45% chất đạm với đủ các loại amino acid cần thiết (isoleucin, lysin, methionin,
pheny lalanin, tryptophan, valin) o Nhiều sinh tố, khóang chất, Ca, Fe, Mg, p, K, Na, s o
Các vitamin A, Bi, B2, D, E, F, các enzyme, sáp, nhựa, cellulose
Bảng 1.1: Một số giống đậu nành ở Việt Nam
Giống
Thời gian
sinh
trưởng
(ngày)
Đặc điểm
Khối
lượng
(100 hạt)
Năng suất
(tạ/ha)
VỤ
XUÂN
VX92 90-95
Hoa trắng, hạt vàng sang
14-16g 18-22
TL57

100-
110
Hoa trắng, hạt vàng 15-16 15-20
ĐN42 90-95
Hoa tím, hạt tròn, vàng
sang
13-14 14-16
AK06 93-95 Hoa tím, hạt vàng sáng 16-18 25-30
ĐT2000
100-
110
Hoa tím, nhiều đốt 14-15 30-40
VỤ
HÈ
M103 85 Hoa tím, hạt vàng sáng 18-20 17-20
DT84 80-85 Hoa tím, hạt vàng sáng 18-22 15-30
ĐT93 80-82
Hoa tím, chín có màu
vàng
13-14 15-30
ĐT12 71
Hoa trắng, là hình tim
nhon
17-19 17-20
VỤ
THU
ĐÔNG
VX93 85-90
Hoa trắng, quả nâu, hạt
vàng

15-16 16-20
AK05 90-95
Hoa trắng, cây cao 40-
45cm
13-15 16-23
DT95 90-97 Hạt vàng, rốn nâu đen 15-16 15-30
D96-02 95-110 Hoa tím, hạt vàng nhạt 15-18 15-18
ĐT21 95-100 Hoa tím, hạt vàng
20-22
20-28
TỈNH
PHÍA
NAM
MTD176 80-85 * * 12-15
HL25 80 * 12-14 11-15
VDN1 80-85 * 15-16 18-20
HL-2 80 * 12-14 18-20
Sản xuất protdn isolate từ đậu nành GVHD: PGS.TSLê Vàn Việt Mẩn
6
Bảng 1.2: Thành phần hoá học của hạt đậu nành
Thành phần
Tỷ lệ
khối
lượng
Tỷ lệ phần trăm (%)
Protein
Nx6.25
Lipid Cacbohydrate Tro
Lá mầm 90 43 23 43 5
Vỏ

8
9
1 86
4.3
Trụ dưới lá
mầm
2
41
11
43 4.4
Nguyên hạt 100 40 20 35 4.9
Bảng 1.3: Thành phần hydratcacbon trong đậu nành
Cellulose 4.0% Raffïnose 1.1%
Hemicellulose 15.4% Saccharose 5.0%
Stachyose 3.8% Các loại đường khác 5.1%
Bảng 1.4: Thành phần amino acid cỏ trong protein đậu nành
Amino acid
Hàm lượng aa (g/100 g
protein)
Iso leucine 4.54
Leucine 7.78
Lysine 6.38
Methionine 1.26
Cystine 1.33
Phenylalanine 4.94
Tyrosine 3.14
Threonine 3.86
Tryptophan 1.28
Valine 4.80
Bảng 1.5: Thành phần acid béo trong đậu nành

Acid beo Ký hiệu % khối lượng
Laurie
12.0
4.5
My r is tic 14.0 4.5
Palmitic 16.0
11.6
Stearic 18.0 2.5
Oleic 18:1
21.1
Linoleic 18:2 52.4
Linolenic 18:3 7.1
Sản xuất protdn isolate từ đậu nành GVHD: PGS.TSLê Vàn Việt Mẩn
7
1.2.1 Protein đậu nành
Protein bao gồm :
o Protein dự trữ (globulin) có thể bị thủy phân trong thời gian hạt nảy mầm để làm
chất dinh dưỡng cho phôi sinh trưởng, o Protein cấu trúc (protein chức năng) như ezyme
và chất kiềm hãm enzyme thì thường được định vị trong phần còn lại của tế bào.
Trong hạt còn có một lượng nhỏ các họp chất như oestrogen, goitrogen, fitat, saponin, sterol
.Các hợp chất nảy và một so oligosaccharide không có lợi.
Bằng phương pháp siêu ly tâm, người ta đã tách được bốn đoạn 2,7,11,15. Các globulin 7S
và 1 IS chiếm trên 70% tổng lượng protein của hạt. Phương pháp này được phát triển những năm
1970.
Protein đậu nành được phân ra :
o Globulin 2S (gồm chất kiềm hãm trypsin, cytochrome c) chiếm 35% trọng lượng protein của
hạt.
o Globulin lis (glycinin) được cấu tạo nên từ 12 tiểu phần (subunits) tương đối ưa
béo : 6 tiểu phần có tính acid A và 6 tiểu phần có tính kiềm B. Trong phân tử có tò 42-46
nguyên tử hiu huỳnh dưới dạng các cầu disulfila nối các dưới đơn vị hay trong nội bộ một tiểu

phần. Glycinin dễ dàng bị phân ly thành các dưới đơn vị của mình khi gia nhiệt tới 80°c ở lực
ion thấp, o Globulin 7S là ß conglycinin thường chiếm 35% trọng lượng protein của hạt, là
một glucoproteiiL Phân tử cấu tạo nên từ 3 tiểu phần có tính acid : a, a và ß. Các tiểu phần
a, a có thành phần acid amin rất giống nhau, thiếu cystein và cystine. Dưới đơn vị ß không chứa
cystein và methionine. Trong đoạn 7S còn có các hemaglutinin (lectin) mà phân tử của chúng có
thể tạo thành phức bền với các họp chất glucid, nó còn có các chất kiềm hãm pro tease như
antitrypsin Kunitz Ngoài phương pháp trên, người ta còn sử dụng phương pháp Sodium
Dodecyl Sulfate Polyacrylamide Gel Electrophoresis (SDS-PAGE), thuốc nhuộm CBB G250 để
Bảng 1.6: Hàm lượng các chất khoáng trong đậu nành
Canxi 0.16-0.47% Kẽm 37mg/kg
Photpho 0.41-0.82% Sắt 90 - 150g/kg
Mangan 0.22 - 0.24%
Bảng 1.7: Hàm lượng các vitamin trong đậu nành
Thiamin 11 - 17.5mg/kg Inoxton 1.9
Riboflavin 3.4-3.6 Acid folic 2300
Niacin 21.4-23 Vitamin A 0.18-2.43
Pyridocin 7.1-12.0 Vitamin E 1.4
Biotin
0.8
Vitamin K 1.9
Acid tantothenic 13-21.5
Sản xuất protdn isolate từ đậu nành GVHD: PGS.TSLê Vàn Việt Mẩn
8
tách được các globulin 7S và 11 s ở một số cây đậu ở Mỹ và Nhật.
Khi đun nóng dung dịch ß conglycinin loãng, pH = 7-8, lực ion yếu, đến 100°c thì các phân tử của
chúng sẽ phân ly thành các tiểu phần không có hiện tượng tập họp phân
Ở pH = 7-7,6 và lực ion 0,2-0,4 thì các phân tử cũng phân ly thành các dưới đơn vị nhưng sau
đó tập hợp lại
Khi đun dung dịch protein đậu nành 1% đến 95°c, pH = 7, không có các chất khử và các lực
ion khác nhau thì quá trình tập hợp sẽ thuận lợi khi lực ion tăng từ 0 đến 2. Tốc độ tập họp sẽ tăng

trong pH = 4-6 nhưng sẽ gần bằng 0 nếu pH acid hoặc kiềm.
Dung dịch protein đậu nành đậm đặc được đun nóng ở pH gần trung tính sẽ tạo gel Khi lực
ion yếu thì trạng thái này sẽ xảy ra từ 70°c, thời điểm mà ß conglycinin giãn mạch. Độ cứng của
gel sẽ giảm cùng với nồng độ NaCl, các gel protein thường không chịu được sự thanh trùng. Ở pH
= 5,5 hay thêm ion Ca
2+
làm đông tụ protein thành những khốL Cả glycinin và ß conglycinin đều
bị biến tính khi tiếp xúc với hỗn hợp nước - ethanol có hàm lượng rượu trên 20% theo thể tích.
Rượu càng kỵ nước thì sự giãn
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS.TSLê Vàn Việt Mẩn
mạch protein càng nhanh và độ cứng của gel càng lớn.
Ỉ.3 Thành phần dinh dưỡng hạt đậu nành
Thành phần dinh dưỡng của sữa đậu thành có nhiều điểm tương tự với sữa bò.
o Sữa đậu nành có lượng protein cao gần bằng sữa bò, nhưng ít canxi hơn sữa bò. Sữa đậu
nành có ưu điểm là không có lactose, có thể thay thế sữa bò cho những người bị dễ bị đau
bụng do lactose. Sữa đậu nành cũng chứa ít chất béo bão hòa hơn sữa bò, có thể có lợi cho
tim mạch hơn. o Đậu nành có tỷ lệ protit và lipit vượt xa lượng chất dinh dưỡng có trong
thịt, nhiều nhất vẫn là protein. Người ta thấy rang protein động vật vừa khó hấp thu, vừa
để lại những họp chất cặn xấu cho cơ thể, làm suy thoái nhanh và gây ra nhiều chứng bệnh
nan y, ngược lại protein đậu nành có lợi cho cơ thể, không để lại những hợp chất gây bệnh,
lại có đặc tính đặc biệt về khả năng kết họp với các prorein từ ngũ cốc, ở một mức độ nào
đó, bổ sung cho nhau để tạo ra nhiều loại dưỡng chất tương ứng với nguồn gốc từ động vật
như protein trong trứng, cá và nhiều loại khác. Vì thế mà khi protein đậu nành dùng thay
the protein động vật làm giảm những khiếm khuyết mà protein động vật gây ra, đồng thời
nhờ tính kết hợp, cung cấp cho cơ thể nhiều họp chất phong phú đáp ứng quá trình trao đổi
chất trong cơ thể.
o Chất béo không bão hoà chiếm 60% so với bão hoà là 15%, trong đó có 2 loại axit lino le nie
và lino lie ảnh hưởng tốt lên hệ tuần hoàn và phòng được ung thư. o Chất xơ của đậu nành
gồm hai loại: xơ không tan ở phần vỏ bao (cellulose, lignin) và xơ tan ở phần đậu (pectin,
gum), o Nhiều hợp chất khác có trong đậu nành có tính dược lý cao, được các nhà khoa học

Ẻn lượt khám phá và họ đã khẳng định chúng có khả năng ngăn chặn hữu hiệu bệnh tim mạch,
làm tăng khả năng chịu đựng các hoạt động cơ bắp, giảm khối lượng mỡ, giữ cho cơ thể thon
thả và khoẻ mạnh, o Trong hạt đậu nành rất giàu vitamin A, E, K cùng với khoáng chất
potassium sắt, kẽm và phốt pho bổ sung đảm bảo cho cơ thể có đầy đủ dưỡng chất.
1.4 Chỉ tiêu chất lượng
Thông thường, chất lượng của đạm được đánh giá dựa vào thành phần acid amin thiết yếu.
Có tất cả 20 loại acid amin, nhưng trong đó chỉ có 8 loại là thiết yếu mà cơ thể không tự tổng họp
được, phải lấy từ nguồn thực phẩm ăn vào. Loại đạm nào có sự phân bố thành phần 8 acid amin
thiết yếu giống với đạm của cơ thể thì được xem là đạm có chất lượng tốt.
Người ta đã dùng các chỉ số BV (Biochemical Value) hoặc NPU (Net Protein Utilisation)
để đo lường chất lượng của đạm. Các chỉ số này càng cao có nghĩa là đạm ăn vào có khả năng
được giữ lại cơ thể càng nhiều để tổng họp thành đạm cơ thể. So với các
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
10
Hình 1.2: Soy protein isolate dạng bột
nguồn đạm thực vật khác, đạm đậu nành có chỉ số BV cao hơn cả. Nhưng so với đạm của
các nguồn động vật như: trứng, thịt, cá, sừa thì đạm đậu nành có chỉ số BV thấp hơn. Đó là do đạm
đậu nành thiếu hụt thành phần methionin.
BV của protein isolate là 74.
NPU của protein đậu nành là 61.
1.5 Các sản phẩm thực phẩm từ đậu nành:
Do đậu nành có chứa nhiều thành phần dinh dưỡng, giúp ích cho co n người trong việc bổ
sung lượng protein và lipid cần thiết cho cơ thể, nên được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực
khác nhau: y dược, nông nghiệp, chăn nuôi, công nghiệp
Tuy nhiên khả năng ứng dụng của đậu nành được sử dụng nhiều nhất là trong thực phẩm.
Thực phẩm chế biến từ đậu nành có thể chia làm 2 nhóm lớn:
• Nhóm thực phẩm không lên men:
♦ Sản phẩm sữa đậu nành.
♦ Cà phê sữa đậu nành.
♦ Đậu phụ.

♦ Các loại bánh nướng.
♦ Bột dinh dưỡng cho trẻ em.
♦ Các sản phẩm giả thịt, lạp xưởng.
♦ Nước tương ho á giải.
♦ Các chất chiết từ protein đậu nành.
• Nhóm thực phẩm có lên men:
♦ Chao
♦ Nước tương lên men.
♦ Tương.
♦ Miso.
♦ Tempeh.
♦ Đạm tương.
1.6 Tổng quan về sản phẩm Protein Isolate:
1.6.1 Định nghĩa : của Association of American Feed Control Officiais, Inc. (AAFCO) thì SPI
được sản xuất từ bột đậu nành đã tách vỏ, tách béo và loại hết những phần không
phải là protein và chứa ft nhất là 90% protein trên hàm lượng chất khô.
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
11
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
12
Protein đậu nành là một sản phẩm được chế biến bằng cách trích ly protein từ đậu nành
với hàm lượng protein cao (>90%), để cung cấp cho các nhà máy chế biến các sản phẩm thịt.
Protein đậu nành có tính năng cải thiện cấu trúc hay tạo cấu trúc trong các dạng sản phẩm
khác nhau (dạng gel, nhũ tương ), có khả năng giữ nước, liên kết các thành phần chất béo,
proteŨL nhanh chóng nên được đưa vào trực tiếp trong quá trình tạo nhũ tương.
Protein isolate là protein đậu nành có hàm lượng protein cao nhất, được làm từ quá trình
trích ly hạt đậu nành, loại bỏ hầu hết chất béo và carbohydrate. Ket quả thu được là sản phẩm chứa
trên 90% protein. Vì vậy protein isolate có mùi vị trung tính so với các sản phẩm protein đậu nành
khác. Protein isolate từ đậu nành được sử dụng phần lớn trong công nghiệp thực phẩm.
1.6.2 ủng dụng trong công nghiệp của protein islolate

Protein isolate được sử dụng trong công nghiệp thực phẩm với mục đích dinh dưỡng (tăng
hàm hrợng protein trong sản phẩm), cảm quan (ngon miệng hơn, họp khẩu vị hơn) và những lý do
chức năng (cần thiết cho sự chuyển thành thể sữa, sự hấp thụ nước, chất béo, chất kết dính)
Protein isolate được sử dụng trong công nghiệp sản xuất các sản phẩm sau: o
Snacks
o Thức ăn nhanh từ ngũ cốc o Thực
phẩm nướng o Kem, sản phẩm bơ sữa.
o Công nghệ sản xuất thịt cá
Sản xuất protàn isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TS Lê Vàn Việt Mẩn
13
II. QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
II. 1 Quy trình I
Trung hda
sấy phun.
ỊProteir 1 Isolate rr»-
II. 1.1 Làm sạch
11.1.1.1 Mục đích: tách loại tạp chất vô cơ, hữu cơ, đặc biệt là các tạp chất kim loại ảnh hưởng
đến quá trình vận hành thiết bi đồng thời loại bỏ một số vi sinh vật, côn trùng gây hỏng hạt.
n.1.1.2 Các biến đổi :
o Vật lý : loại tạp chất rắn khỏi nguyên liệu.
o Sinh học: loại bỏ được một số vi sinh vật có lẫn trong tạp chất trong nguyên liệu.
11.1.1.3 Thực hiện: đầu tiên đậu nành được qua thiết bị sàng rung để tách các tạp chất cơ
học lớn như đá, sỏi , sau đó qua thiết bị tách từ. Cuối cùngđậunành được ầm sạch
trên rây, có thổi khí để tách tạp chất nhẹ, bụi
II. 1.2 Nghiền, tách vỏ
11.1.2.1 Mục đích: làm vở hạt đậu nành để vỏ dễ dàng tách ra khỏi hạt. vỏ chiếm khoảng 7-8%
thể tích hạt đậu.
u.1.2.2 Biến đổi
o Vật lý: giảm kích thước của hạt đậu nành thành những hạt nhỏ, tăng nhiệt độ nguyên liệu
do ma sát trong quá trình nghiền, o Hóa học: phân huỷ một số chất mẫn cảm với nhiệt

độ như vitBi, vitcvà nhiệt độ
tăng có thể thúc đẩy phản ứng oxy hóa acid béo tự do có trong đậu nành, o Sinh học:
loại một số vi sinh vật có trong vỏ đậu nành, một số vi sinh vật bị tiêu diệt.
II. 1.2.3 Thực hiện: đậu nành sau khi làm sạch (có thể qua sấy khô) được nghiền đến kích thước
thích họp cho quá trình tách vỏ. Sau khi nghiền, dưới tác dụng của dòng khí, vỏ nhẹ được tách
ra. Quá trình nghiền sơ bộ phải được thực hiện cẩn thận, tránh làm vỡ vụn hạt, gây khó khăn cho
quá trình tách vỏ.
II. 1.3 Cán tạo bánh (fraking)
n.l.3.1 Mục đích: phá vỡ cấu trúc tế bào, chuẩn bị cho quá trình trích ly chất béo ra khỏi đậu
nành. n.1.3.2 Biến đổi
o Vật lý: giảm kích thước của đậu nành thành những hạt nhỏ, tăng nhiệt độ do ma sát trong
quá trình cán. o Hóa học: phá vỡ cấu trúc tế bào.
11.1.3.3 Thực hiện: đậu nành được đưa vào thiết bị cán trục tạo flakes. Be dày của flakes đi khỏi
thiết bị là khoảng 0.25 - 0.35 mm.
II.1.4 Trích ly lipid bằng hexan
11.1.4.1 Mục đích: tách khoảng 99-99.5% dầu trong đậu nành.
Iỉ.1.4.2 Biến đổi
o Hóa lý: chất béo được trích ly vào dung môi benzen.
n.1.4.3 Thiết bị
o Nguyên lý hoạt động: Đậu nành sau khi cán được nhúng ngập trong lòng dung môi
(sử dụng dung môi hexane lưu chuyển ngược chiều). Dịch trích bao gồm dung môi
và dầu béo thu được ở ngăn đầu tiên của thiết bị được bơm sang ngăn tiếp theo bên
trái. Theo nguyên tắc như thế đậu nành có hàm lượng béo thấp nhất ở ngăn cuối
cùng được tiếp xúc với dung môi hexane vừa vào thiết bị và quá trình trích ly dầu
được thực hiện triệt để hơa Sản phẩm đậu nành sau tách béo được gọi là Marc (phần
xác), có hàm lượng béo 0.2 - 1%.
Phân (hmg môi elm a địch tiich
Hình 2.1: Thiết bị trích ly chất béo
o Để tránh biến tính protein thì quá trình được thực hiện ở 50°c, một giải pháp để tăng
hiệu suất trích ly là sử dụng hexan bổ sung acid acetic 5% về thể tích, lúc đó quá

trình có thể thực hiện được ở nhiệt độ phòng và hiệu suất lúc khi sử dụng kết họp
hexan và acid acetic ở nhiệt độ phòng có hiệu suất trích ly cao hơn cả thực hiện ở
60°c mà không có sự có mặt của acid acetic ( Trích từ Journal of the American Oil
Chemists' Society, 04/04/1983 ).
II.1.5 Tách hexan
II.1.5.1 Mục đích: tách hexan khỏi bã đậu nành sau khi tách béo.
n.1.5.2 Biến đổi
o Hóa lý: hexan được tách khỏi bã đậu nành tại nhiệt độ sôi của hexan.
n.1.5.3 Thiết bị
o Nguyên lý hoạt động: Bã đậu nành sau khi tách béo được đưa vào thiết bị flash
desolventizer. Hệ thống flash desolventizer bao gồm ống tách dung môi, quạt
— Dung mỏi mới
Marc (Phần bã)
thổi hoàn kru, bộ phận gia nhiệt cho hơi. Các bộ phận này được sắp xếp sao cho hơi hexane
được gia nhiệt dưới áp suất lên trạng thái quá nhiệt và tuần hoàn liên tục. Flakes sau khi ra khỏi
thiết bị trích ly được nhập liên tục vào hệ thống, và di chuyển dưới tác dụng của luồng hơi quá
nhiệt (157-166°C) chuyển động cùng chiều với vận tốc rất cao. Dòng hơi đưa nhiệt độ flakes lên
khoảng 77-88°C trong vòng 3 giây, trong khi đó nhiệt độ bay hơi của hexane là 65°c. Bởi vì
flakes đi vào thiết bị flash desolventizer với hàm ẩm thấp, trong khoảng thời gian ngắn nên hiện
tượng protein bị biến tính rất ít xảy ra. Khi flakes di chuyển qua ống dài tới buồng bốc, một
lượng lớn dung môi được tách ra. Flakes sau khi tách dung môi được thu hồi thông qua cyclone,
và đi thẳng tới thiết bị khử mùi nhằm loại bỏ dấu tích của dung môi.
Hình 2.2: Hệ thống tách hexan
II.1.6 Hoà tan protein bằng dung dịch NaOH:
11.1.6.1 Mục đích
o Khai thác: hòa tan protein trong đậu nành đã tách béo.dung dịch.
11.1.6.2 Biến đổi:
o Vật lý: sự thay đổi về thể tích, khối lượng tăng.
o Hóa học: phần lớn protein trong bã đậu nành sẽ hoà tan vào dung dịch NaOH, tuy
nhiên nếu ở pH cao có thể xảy ra sự racemic hóa, các acid amin chứa lưu huỳnh

như cystein, cystin bị phá hỏng, Arg bị phân hủy một phần thành ornitin và ure, ở
pH cao cũng có thể thúc đẩy phản ứng maiUard xảy ra.
o Sinh học: một số vi sinh vật có thể bị ức chế trong môi trường kiềm.
o Hoá sinh: một so enzym bị vô hoạt.
11.1.6.3 Thực hiện: cho đậu nành đã tách béo vào bồn hình trụ, trong bồn có lấp cánh
khoáy, motor được lắp phía trên và thiết bị được thóat ra từ của đáy.
Bã đậu nành
sau tách béo
ME
Dòng flake đã
tách dung môi
Bộ phận hút khí
(khử mùi) \
Cyclon
e thu
hoi
T
7
"
Sản phẩm flake đi /
ra có PDI cao
Bộ phận gia nhiệt hơi
/ Dòng hd đi
ra
n\—r /Bơm cao áp
\nj . 'Dòng hơi đi ra luân phiên✓
Bộ phân phẫn
tách
hơi (buồng bốc)
Bơm cao áp

^jj^EChong khí
Làm lạnh sp ' f Luân phiên
tách dung môi
II.1.6.4 Thông số công nghệ
o pH: 7.7-9
o Thời gian: 45 phút - 60 phút o
Nhiệt độ :55
0
C-60
0
C
Hình 2.3: Đồ thị biếu diễn sự thay đối của dịch chiết nitrogen, chỉ số khúc xạ và pH
theo thời gian
II.1.7 Ly tâm
11.1.7.1Mục đích:
o Khai thác: loại bỏ bã lọc ra khỏi dịch sau khi nghiền, thu nhận dịch chiết, ầm sạch, nâng
cao chất lượng dịch chiết.
11.1.7.2Biến đổi:
o Vật lý: sự thay đổi về thể tích, khối hrợng giảm,
o Hóa học: có tổn thất một ít protein, vitamin, chất màu theo bã lọc.
o Hóa lý: thay đổi trạng thái từ dung dịch dạng huyền phù sang lỏng,
o Sinh học: một số vi sinh vật bị loại bỏ theo bã lọc.
11.1.7.3Thiết bị lọc ly tâm
o Cấu tạo:
Hình 2.4: Thiết bị lọc ly tâm
o Nguyên tắc
hoạt động:
loại máy
ly tâm này dùng để tách pha rắn và pha lỏng ra khỏi
dung dịch huyền phù sệt. Dịch huyền phù được bơm vào ống nhập liệu đầu buồng

lọc. Trục vít xoắn quay tạo ra lực ly tâm làm cho các hạt rắn chuyển động ra khỏi tâm
buồng lọc và va vào thành thiết bị Những hạt rắn này sẽ được trục vít đẩy về ống
tháo bã. Phần lỏng còn lại tiếp tục qua màng lọc theo ống tháo sản phẩm ra ngoài, o
Yeu tố ảnh hưởng đến quá trình ly tâm là tính chất bã.
11.1.8 Kết tủa protein:
11.1.8.1 Mục đích:
o Khai thác: thu nhận lượng protein hoà tan trong dung dịch.
11.1.8.2 Các biến đổi trong quá trình kết tủa protein
o Hóa lý: thay đổi trạng thái từ dung dịch, hình thành khối kết tủa. o
Sinh học: một số vi sinh vật bị ức chế do pH thấp.
11.1.8.3 Thực hiện: dung dịch thu được sau quá trình ly tâm sẽ được bơm vào bồn kết tủa.
Bồn kết tủa là bồn hình trụ, làm bằng thép không rỉ, có khả năng chống ăn mòn cao, trong
bồn có hệ thống cánh khoáy được nói với motor ở đỉnh bồn Nhập liệu vào cửa đỉnh và kết
tủa được tháo ra khỏi thiết bị ở của đáy. Phần pro tern hoà tan sẽ được kết tủa bằng cách
chỉnh pH của dung dịch về 4.5 là pH đẳng điện của protein globulin. Để điều chỉnh pH dùng
dung dịch HC1 đậm đặc.
11.1.9 Ly tâm
11.1.9.1 Mục đích: nhằm mục đích loại phần dịch có chứa các họp chất hoà tan như
polysaccharide để thu được phần pro tem kết tủa.
11.1.9.2 Các biến đổi trong quá trình ly tâm
o Vật lý: protein qua quá trình kết tủa và tách dịch được kết thành khối chặt hơn, tỷ trọng
khối protein táng.
1. Ống cấp dịch
2. Ống tháo dịch
3. Ống tháo bã
4. Màng lọc
5. Bã
6. Trục vít xoắn
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Man
19

o Hoá học: độ tinh khiết của sản phẩm tăng do các phần hoà tan đã theo dịch ra ngoài.
o Hóa lý: sau quá trình ly tâm ta thu được 2 phần, là phần nước dịch và phần protein.
o Sinh học: một số vi sinh vật bị loại ra theo dịch. Trong nước dịch có chứa đường và các
họp chất dinh dưỡng khác là môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển
II.1.9.3 Thiết bị ly tâm: tương tự thiết bị ly tâm ở quy trình một phần H. 1.7.3
II. 1.10 Rửa tủa
11.1.10.1 Mục đích: quá trình rửa tủa nhằm mục đích loại bỏ cặn, một phần dung dịch HC1 và
các chất hòa tan (whey solubles) còn sót lại trong khối kết tủa.
11.1.10.2 Biến đổi
• Vật lý: có sự tăng lên về khối lượng và thể tích.
• Hoá học: có sự tổn hao chất khô vào trong nước rửa tủa.
II. 1.10.3 Thực hiện: : kết tủa thu được sau quá trình ly tâm sẽ được cho vào bồn rủa tủa.
Bồn rửa tủa là bồn hình trụ, làm bằng thép không rỉ, trong bồn có hệ thống cánh khuấy được nối
với motor ở đỉnh bồn. Nhập liệu vào cửa đỉnh và dịch rửa được tháo ra khỏi thiết bị ở của đáy.
Phần protein hoà tan trong bồn sẽ được được trung hòa bằng dung dịch NaOH ở giai đoạn kế
tiếp.
11.1.11 Trung hòa bằng dung dịch NaOH
11.1.11.1 Mục đích: trung hòa hết acid còn dư trong sau quá trình rửa. n.1.11.2
Biến đổi
o Vật lý: làm tăng thể tick o Hóa học: chuyển từ pH acid
về pH trung tính.
11.1.11.3 Thực hiện: cho từ từ dung dịch NaOH IN vào bồn cho đến khi pH bằng 7 thì dừng lại.
11.1.12 Sấy phun
11.1.12.1 Mục đích
o Chế biến: tạo ra sản phẩm là SPI dạng bột mịn.
o Bảo quản: sau sấy sản phẩm có hàm ẩm thấp (< 5%), trong thời gian ngắn nhưng tác nhân
sấy ở nhiệt độ cao, nên vi sinh vật khó phát triển, do đó bảo quản sản phẩm được lâu.
11.1.12.2 Các biến đổi
o Vật lý: có sự giảm về khối lượng do nước bay hơi.
o Hoá học: hàm ẩm giảm nhanh chóng. Có thể xảy ra sự phân huỷ các chất mẫn cảm với

nhiệt độ như mùi, hương. Nhiệt độ cao cũng có thể gây biến tính một số
protein nhưng do thời gian sấy ngắn nên sự biến đổi này là không đáng kể. o Hóa lý : sự bay hơi
nước và các chất dễ bay hơi dưới tác động của nhiệt độ cao.
Có sự chuyển pha: dung dịch protein sau quá trình sấy phun sẽ có dạng bột. o Hoá sinh: một số
enzym có thể bị vô hoạt hoặc giảm hoạt tính bởi nhiệt độ nên sẽ làm giảm các phản ứng do
enzym xúc tác. o Sinh học: một số vi sinh vật bị tiêu diệt hoặc ức chế. Tuy nhiên, do thời gian
lưu trong buồng sấy là rất ngắn nên các biến đổi về hoá sinh và sinh học là không lớn lắm
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
20
II.1.12.3Thiết bị sấy phun
o Quá trình sấy phun gồm 3 giai đoạn chính
■ Phun sương: đây là giai đoạn phân tán dòng nhập liệu thành những giọt suơng
nhỏ li ti.
■ Trộn mẫu và tác nhân sấy: khi đó xảy ra quá trình bốc hơi nước trong mẫu.
■ Thu hồi sản phẩm.
o Cấu tạo thiết bị:
■ Quạt.
■ Bộ lọc khí.
■ Calorifère.
■ Tháp sấy phun.
■ Bơm.
■ Vòi phun.
■ Băng tải.
■ Cyclon thu hồi sản phẩm
o Nguyên tắc hoạt động: nguyên liệu từ bồn chứa sẽ được bơm và phun sương vào tháp sấy.
Trong khi đó, không khí được quạt hữ qua bộ lọc khí vào calorifère rồi vào tháp sấy. Bột
protein được làm khô rất nhanh thành các hạt mịn có kích thước khoảng 150nm. Các hạt
lớn, nặng hơn rơi xuống đáy tháp và theo băng tải ra ngoài Các hạt mịn bị cuôn theo
dòng khí và được tách ra tại một cyclon khác.
Hình 2.5: Giản đồ thiết bị sấy phun

Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
21
II.1.12.4Các thông số ảnh hưởng đến quá trình sấy phun
o Bản chất vật liệu sấy: nồng độ chất khô, thành phần hóa học, các liên kết hóa học. o
Nhiệt độ tác nhân sấy.
o Kích thước, số lượng và quĩ đạo chuyển động của các hạt nguyên liệu trong
buồng sấy.
II.1.5.6 Thông số công nghệ
o Nhiệt độ không khí vào: 170 - 200°c. o Nhiệt độ
không khí ra: 90 - 100°c. o Thời gian hiu của các hạt
trong buồng sấy: 5s. o Độ ẩm vật liệu sau khi sấy :3
- 4 %.
o Đường kính hạt: 95% < 150 |0,m.
Hình 2.6: Thiết bị sẩy phun
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TS Lê Văn Việt Man
22
112 Quy trình II
% \
Retentais
( concentrate)
ĩ>
23
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
GIỚI THIỆU MEMBRANE •
o Định nghĩa me mbra ne
Membrane là loại màng đặc biệt có thể phân riêng một cách chọn lọc các cấu tử có
kích thước khác nhau, từ những hợp chất cao phân tử như tinh bột, protein cho đến các chất
có kích thước phân tử thấp như các ion hóa trị một.
Membrane đóng vai trò vật ngăn để phân riêng các cấu tử, áp suất là động lực duy
nhất trong kỹ thuật phân riêng bằng membrane. Do sự phân riêng được thực hiện ở mức phân

tử hoặc ion nên đối tượng của quá trình thường không phải là hệ huyền phù mà là những
dung dịch chứa các cấu tử hòa tan có phân tử lượng khác nhau. Ket quả của
quá trình phân riêng sẽ cho ta hai dòng sản phẩm:
■ Dòng sản phẩm qua membrane được gọi là permeate
■ Dòng sản phẩm không qua membrane được gọi là reteníate.
Ultra Filtration (UF) 1-10
Micro Filtration (fv1F)
• Bacteria, fat
I.GIỚI THIỆU
NGUYỆN LIỆU
II. QUY TRÌNH CÔNG
NGHỆ II. 1 Quy
trình I
II. 1.1 Làm sạch
n.1.1.2 Các biến
* J* ,
\VVvV
1 0 - * - 1 0
s
IO-
3
- 10 2
o Các kỹ thuật membrane
AỊ? st*đt
1 0 * - 1 0
1
1 0 - 1 - 1 0
1
Kicfz
th.

K.ích. thưởcr ¿-im
'ý*
»
Reverse Osmosis (RO) 30-60
Nano Filtration (NF) 20^0
Sản xuất protdn isolate từ đậu nành GVHD: PGS.TSLê Vàn Việt Mẩn
24
đổi :
II. 1.2 Nghiền, tách
vỏ
u.1.2.2 Biến đổi

II. 1.3 Cán tạo bánh
(fraking)
II.1.4Trích ly lipid
bằng hexan
Iỉ.1.4.2 Biến
đổi
II.1.5Tách hexan
II.1.6Hoà tan
protein bằng dung
dịch NaOH:
11.1.6.2Biến
đổi:
II.1.7 Ly tâm
11.1.7.1Mục
đích:
11.1.7.2Biến
đổi:
11.1.8Kết tủa

protein:
11.1.9Ly tâm
11.1.11Trung hòa
bằng dung dịch
NaOH
11.1.12Sấy phun
112 Quy trình II
GIỚI THIỆU MEMBRANE •

Giải thích quy
trình II
11.2.1Siêu lọc
11.2.1.2Biến đổi

11.1.2.3Thiết bị

III.ƯU và nhược
điểm của quá trình
tách protein bằng
màng siêu lọc và
kết tủa protein
bằng HC1 (phương
25
Sản xuất protein isolate từ đậu nành GVHD: PGS. TSLê Văn Việt Mần
pháp truyền thống)

III.1 Phương
pháp truyền
thống
III.2Phương pháp

siêu lọc o Ưu
điểm
IV.SẢN PHẲM SOY
PROTEIN ISOLATE
V.CHỈ TIÊU CHẤT LƯỢNG
SẢN PHẨM
V.3 SPI cho thực
phẩm dinh dưỡng

VI.4 Sự hình
thành của khối
tụ hòa tan được
từ SPI thương
mại - không hòa
tan, bằng biện
pháp xử lý siêu
âm và những tính
chất định hình
của chúng
VI.5 Sản xuất và
tính chất của
chất thủy phân
casein được bao
gói trong các
viên vi capsule
bằng cách sấy
phun với SPI
IV.6 Những ảnh
hưởng của việc
xử lý enzyme

chuyển hóa
glutamin đến
những tính chất
nhiệt của
protein isolate
đậu nành
Permeate
(«trate»
Hình 2.7: Kích thước mao quản và áp suất ứng với các kỹ thuật membrane